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Wed, 14 Mar 2018
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SCISYS entwickelt Betriebskonzept und Bodensegment-Design für zukünftige Weltraumwetter-Mission der ESA

Das futuristische Ziel: die Welt zuverlässiger vor gefährlichen Sonnenstürmen warnen können. Dafür müsste die europäische Weltraumorganisation ESA eine zuvor nie dagewesene Satellitenmission Realität werden lassen. Doch ist der Plan tatsächlich umsetzbar? Das soll ein Missions- und Betriebskonzept des Bochumer Raumfahrtexperten SCISYS zeigen.

Um den Weltraum besser zu überwachen und früher auf Sonnenstürme, fachlich korrekt „eruptive Protuberanzen“ oder „koronale Massenauswürfe“, aufmerksam zu werden, betreibt die ESA seit 2009 das Programm zur Weltraumlageerfassung – auf Englisch Space Situational Awareness (SSA). Eines der Ziele des Programms, das die 19 ESA-Mitgliedsstaaten mit 95 Millionen Euro finanzieren: Die Erde rechtzeitig vor Protuberanzen warnen. Dafür steht eine Satellitenmission zur Debatte, die es bislang noch nicht gegeben hat. Ein Satellit soll mit neuesten Sensoren am sogenannten Lagrange-Punkt L5 in Stellung gebracht werden. Dadurch würde es möglich, frühzeitiger als bislang koronale Massenauswürfe zu beobachten und zu messen – von der Sonne ausgestoßenes Plasma, das hauptsächlich aus Elektronen und Protonen besteht und zur ernsthaften Bedrohung für elektronische Systeme auf der Erde und oberhalb der Erde werden kann.

Die ESA hat zwei parallele Missionsstudien an die Raumfahrtindustrie vergeben, u.a. an die OHB System AG. Das Raumfahrtunternehmen aus Bremen wird in Kooperation mit SCISYS in den Projektphasen A und B1 das Fundament für die Mission legen. „OHB hat uns beauftragt, ein Betriebskonzept und das Bodensegment-Design für eine Machbarkeitsprüfung des neuen Warnsystems zu entwickeln“, erklärt Stephan Recher, Geschäftsentwicklung Space der SCISYS Deutschland GmbH: „Unser Team ist hochmotiviert und widmet sich mit vollem Engagement dem gemeinsamen Ziel aller Partner, die Mission erfolgreich umzusetzen. Mit etwas Optimismus wird der Satellit schon 2023 zum Lagrange-Punkt aufbrechen.“

SCISYS entwickelt ein Konzept für das Bodensegment

SCISYS wird in den nächsten neun Monaten ein Konzept für das geplante Bodensegment der Mission erstellen. Dafür werden die Experten für Weltraumtechnik im Rahmen der Projektphase A das bestehende Bodensegment der ESA unter die Lupe nehmen. Dabei wird sich unter anderem zeigen, ob das Netzwerk nachführbarer Bodenantennen ausreichend ist, um trotz Erdrotation für die Punkte L5 (alternativ für L1) ein kontinuierliches Satellitensignal garantieren zu können. Die Experten werden zudem analysieren, ob die Antennen der bestehenden Bodenstationen den Lagrange-Punkt L5 tatsächlich unterstützen können – das wird von ihrer Lage, Größe und Frequenz abhängen. „Wir erstellen ein kritisches Analysepapier, das aufzeigt, wie es um den technischen Status quo des Bodensegments bestellt ist und an welchen Stellen Investitionen und Kooperationen mit anderen Weltraumbehörden sinnvoll sind“, erklärt Recher.

Parallel zu der Analyse des Bodensegments werden Teams anderer Unternehmen an der technischen Ausstattung der Satelliten arbeiten. Geplant ist der Einsatz von Technologien, die ESA und NASA für gemeinsame Weltraumwetter-Missionen wie SOHO, STEREO und Solar Orbiter entwickelt und getestet haben. Für die Mission sind Anpassungen gefragt, damit die Satelliten in Echtzeit-Warnsystemen zum Einsatz kommen können. Recher: „Wir werden mit Kollegen in ganz Europa eng zusammenarbeiten, um ein bestmögliches Zusammenspiel von Satelliten und Bodensegment zu erarbeiten.“

Ab Herbst 2018 wird im Rahmen der Projektphase B1 ein Betriebskonzept inklusive Systemlastenheft entwickelt. Das SCISYS-Expertenteam wird unter anderem eine moderne Infrastruktur skizzieren, die Satellitendaten in nahezu Echtzeit auswerten soll und damit dem primären Ziel der Mission dient – nämlich der Beobachtung und Bewertung von Sonnenstürmen. Eine zentrale Frage wird zudem sein, wie viel Bodenpersonal für die Bedienung von IT-Infrastruktur und Alarmkette notwendig sein wird. SCISYS wird an dieser Stelle seine Automatisierungserfahrung aus vielen anderen Missionen einbringen.

Koronale Massenauswürfe können das Leben auf der Erde gefährden

Bei einem Massenauswurf der Sonne durchdringen geladene Teilchen die Magnetosphäre der Erde. In der harmlosen Ausprägung entstehen dadurch die farbenprächtigen Polarlichter, Aurora Borealis auf der Nord-, Aurora Australis auf der Südhalbkugel. Bei stärkeren Protuberanzen hingegen kommt es zu Stromausfällen in der Energieversorgung, zu Unterbrechungen im Nachrichten- und Navigationsverkehr und zu gefährlichen Fehlfunktionen im Flug- und Eisenbahnverkehr. Ein Beweis für die Zerstörungskraft des Weltraumwetters ereignete sich im März 1989. Nach der Selbstabschaltung eines Kraftwerks kam es in Quebec (Kanada) zu einem neunstündigen Zusammenbruch des gesamten Stromnetzes. Und 2003 sorgte die von den Medien „Halloween Storm“ getaufte Protuberanz für einen mehrstündigen Stromausfall.

Als Frühwarnsysteme kommen derzeit die Erdsatelliten GOES und die Raumsondern SoHO, STEREO und SDO zum Einsatz. Die Auswertung der Daten übernimmt unter anderem die US-amerikanische Wetterbehörde National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

 

Kontakt:

Christoph Wichmann

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SCISYS Deutschland GmbH

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